Способ получения пленкообразующих растворов Советский патент 1985 года по МПК H01L21/225 

О

u VI

Од Предлагаемое изобретение относится к диффузионной технологий изготов ления полупроводниковых: приборов. Известен состав и способ приготов ления растворов, по которому в абсолютном этиловом спирте отдельно растворяют тетраэтоксисилан и соединения легирующих элементов, затем оба раствора смешивают и добавляют уксусную кислоту и катализатор. Так как во да в растворе отсутствует, то он приобретает пленкообразующие свойства благодаря взаимодействию тетраэтоксисилана с уксусной кислотой LlJ. Недостатком этого раствора является то, что он имеет большое время созревания; 1-2 суток. Кроме того спо соб может быть использован для приготовления раствора, в который легируюище элементы вводятся в виде гидролизующихся соединений (эфиров, хлоридов и т.п.), хорошо растворяю1дахся в абсолютном этиловом спирте, и не пригоден для приготовления растворов, содержащих соединения легиру ющих элементов в виде гидратов солей водных растворов кислот, а также других соединений, плохо растворяющихся в абсолютном спирте, т.е. для большинства соединений легирующих элемен тов. Наиболее близким к изобретению тех ническим рещением является способ по лучения пленкообразующего раствора. включающий растворение в смеси органического растворителя и воды катали затора и соединений легирующих элементов и гидролиз тетраэтоксисилана 2. Недостаток способа заключается в том, что при приготовлении растворов с малой концентрацией примеси время созревания растворов велико и может достигать нескольких суток,а при приготовлении растворов с большой концентрацией примеси - резко уменьшается время жизни растворов, в отдельных случаях до нескольких часов. Целью изобретения является получение раствора с уменьшенным временем созревания и увеличенным сроком службы. Поставленная цель достигается тем что в способе получения пленкообразуюш х растворов, включаюш,ем растворение в смеси органического раствори теля и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гидролиз тетраэтоксисилана, в части органического растворителя и воды при их объемном соотношении от 1:4 до 4:1 растворяют катализатор С1чешивают с тетраэтоксисиланом и проводят его гидролиз, при этом отношение общего объема органического растворителя и воды к объему тетраэтоксисилана должно составлять 1:3 до 2:1, затем в оставшейся части органического растворителя и воды растворяют соединения легирующих элементов и полученный раствор смешивают с раствором гидролизовзнного тетраэтоксисилана. Необходимо отметитъ, что г-гаиболее оптимальное соотношение ме) об-,емами воды и органического растворителя - 1:1, а межл,у смесью органического растворителя с водой и тетраэтоксисилана - 2:3, в этом случае гидролиз тетраэтоксисилана можно провести за 1-2 мин. Измененне объемного соотношения между орга} иче;ским растворителем и водой от 1:4 до 4:1, а между их смесью и тетраэтоксисиланом от 1:3 до 2:1 может привести к некоторому увеличек1- ю времени гидролиза (за 10 мин) и сокращению срока службы раствора при увеличении содержания воды и уменьшении содержания органического растворителя Однако уменьшение содержания зоды менее чем 2 моля на 1моль тетраэтоксисилана так же приводит к увеличению времени гидролиза. Поэтому при приготовлении по данному способу делесообразно, чтобы в составе раствора объемное содержание воды было не больше 1/2 и не меньше 1/6 от объема тетраэтоксисилана. Причем соотношения оГгье;ьО воды и органического растворителя должны учитывать возможное содержание воды в органическом растворителе и примесях легирующих элементов, например содержание воды в этиловом спирте, Если вся вода, входящая в состав раствора, будет использована для гидролиза тетраэтоксисилана, то соединения легирующих элементов растворяются только в органическом растворителе. Если вода и органический растворитель будут полностью использованы для гидролиза тетраэтоксисилана, а соединения легирующих элементов - для жт- дкости, например эфира, то последн(1г могут быть непосредственно растворимы в растворе гидролизованного тетраэтоксисилана В качестве катализатора для приготовления растворов по предлагаемому способу могут быть использованы азотная, хлористоводородная или в отдельных случаях ортофосфорная кислоты. Срок службы растворов определяет ся по изменению их кинематической вязкости, измеряющейся с помощью ви скозиметра типа ВГОК. За срок службы принимается время, в течение которого вязкость раствора увеличивается в 2 раза по сравнению с вязкость соответствующей созреванию раствора т.е. приобретению им пленкообразующих свойств. Пример 1. Этиловый спирт, см 13U Вода, см Азотнокислый алюминий, г Борная кислота, Азотная кислота концентрированная,см Тетраэтоксисилан,см По известному способу все компо ненты последовательно растворяют в смеси спирта и воды. Время созрева раствора 1,5 ч, срок сл:,окбы 3 суто По предлагаемому способу в смес см спирта раств из 7 см воды и 7 смешивают ее с ряют катализатор, 38 см тетраэтоксисилана Затем пере шивают или встряхивают раствор до т пор, пока он не станет прозрачным, при этом пройти гидролиз тет этоксисилана, о чем можно судить по нагреву раствора. Потом в 123 см спирта и 13 см воды растворяют азо нокислый алюминий и борную кислоту смешивают с охлажденным до комнатно температуры раствором гидролизованн го тетраэтоксисилаиа. После чего раствор можно сразу использовать, срок службы раствора 7 суток.о Пример 2, Состав раствора Этиловый спирт26 Вода6 6 4 Ортофосфорная кислота 70%-ная , 6 Тетраэтоксисилан 7 По известному способу в смеси спирта и водь1 растворяют ортофосфорную кислоту и Тетраэтоксисилан. Время созревания раствора 30 мин, срок службы около 70 ч. По предлагаемому способу в смеси из 1,5 мл спирта и 6 см воды растворяют 0,5 см ортофосфорной кислоты (в качестве катализатора), смешивают ее с тетраэтоксисиланом и проводят гидролиз, как и в примере 1. Затем в 24,5 см спирта растворяют оставшуюся ортофосфорную кислоту и растворы смешивают. Полученньй раствор сразу пригоден к использованию и имеет срок службы около 6 суток. Пример 3. Состав раствора см Этиловый спирт Катализатор (азотная или хлористо-водородная кислота, к онц.) Триметилфосфат Тетраэтоксисилан По известному способу в смеси спнр- та и воды последовательно растворяют катализатор, триметилфосфат и Тетраэтоксисилан. Время созревания раствора : . 24 ч, срок службы около 7 суток. По данному способу в смеси из 12 см спирта и 3 см воды последовательно растворяют катализатор и тетраэтокси- силан и проводят-гидролиз аналогично, как в примере 1. Затем растворяют триметилфосфат. Раствор сразу пригоден к употреблению и имеет срок службы около 15 суток. Из приведенных примеров видно, что растворы, приготовленные по данному способу, сразу пригодны к угйтреблению и имеют срок службы приблизительно в 2 раза больше,чем растворы такого же состава, но приготовленные по известному способу. Часть соединений легирующих элементов может быть растворена в смеси органического растворителя и воды, предназначенных для гидролиза тетраэтоксисилана.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ РАСТВОРОВ, включающий растворение в смеси органического растворителя и воды катализатора и соединений легирующих элементов и гид8Ц&Дг;лг:-.. ролиз тетраэтоксисилана, отличающийся тем, что, с целью получения pacTEiopa с уменьшенным временем созревания и увеличенньм сроком службы, в части органического растворителя и воды при ихобъемном соотношении от 1:4 до 4:1 растворяют катализатор, смешивают - с тетраэтоксисиланом и проводят его гидролиз, при этом отношение общего объема органического растворителя и воды к объему тетраэтоксисилана должно составлять от 1:3 до 2:1, затем в оставшейся части органического растворителя и воды растворяют соединения легирующих элементов и полученный раствор смешивают с раствором (Л гидролизованного тетраэтоксисилана.